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沈阳建筑大学功能材料10011004260106胡一新目录太阳能电池的发展趋势应用太阳能电池种类太阳能光伏发电原理太阳能概况太阳能概况•太阳能是各种可再生能源中最重要的基本能源，生物质能、风能、海洋能、水能等都来自太阳能，广义地说，太阳能包含以上各种可再生能源。•二十世纪50年代，太阳能利用领域出现了两项重大技术突破：一是1954年美国贝尔实验室研制出6％的实用型单晶硅电池，二是1955年以色列Tabor提出选择性吸收表面概念和理论并研制成功选择性太阳吸收涂层。•70年代以来，鉴于常规能源供给的有限性和环保压力的增加，世界上许多国家掀起了开发利用太阳能和可再生能源的热潮。太阳能概况自“六五”以来我国政府一直把研究开发太阳能和可再生能源技术列入国家科技攻关计划，大大推动了我国太阳能和可再生能源技术和产业的发展。利用光热效应。我国已形成完整的太阳能光热产业体系,核心技术遥遥领先于世界水平。利用光生伏特效应。由于我国发展时间短、经验不足,从整体水平来看,中国光伏产业的发展还落后于国际水平。太阳能光伏发电原理•光伏效应（Photovoltaiceffect）：光照使不均匀的半导体或半导体与金属结合的不同部位之间，产生电位差的现象。半导体PN结示意PN结光伏效应示意：太阳能电池结构•典型的太阳能电池单元结构是一片厚为0.2～0.3mm、面积为50或100mm见方的硅薄片，上部是掺有5价元素磷、并依靠大量电子导电的N型硅；下部是掺有三价元素硼、并依靠空穴导电的P型硅。N型硅表面布有很细的金属栅线，另一面紧贴P型硅。为了减少反射，整个电池表面覆盖着一层透明的减反射膜。太阳能电池单元是太阳能光伏发电的最小单元，将电气性能接近的多个太阳能电池单元串并联后封装，即组成太阳能电池组件，在大规模光伏发电应用中，一般将多个太阳能电池组件按照电气性能串并联，构成太阳能电池阵列。太阳能电池特点(1)无可动部分，寿命长、无噪声，管理和维护简便。(2)太阳能电池直接将光能转换成电能，不会产生废气和有害物质。(3)太阳能发电间歇性问题，太阳能电池的能量随入射光、季节、天气、时刻等变化而变化，在夜间不能发电。(4)太阳能电池产生的是直流电，无蓄电功能。(5)太阳能发电成本较高。太阳能电池种类太阳能电池种类在现在的太阳能电池产品中，以硅半导体材料为主，其中又以单晶硅和多晶硅为代表。由于其原材料的广泛性，较高的转换效率和可靠性，被市场广泛接受。太阳能电池种类非晶硅在民用产品上也有广泛的应用(如电子手表，计算器等)，但是它的稳定性和转换效率劣于结晶类半导体材料.化合物太阳能电池由于其材料的稀有性和部分材料具有公害，现阶段未被市场广泛采用.太阳能电池应用•用户太阳能电源1.小型电源10-100W不等，用于边远无电地区如高原、海岛、牧区、边防哨所等军民生活用电，如照明、电视、收录机等太阳能电源太阳能逆变器2.光伏水泵：解决无电地区的深水井饮用、灌溉•通讯/通信领域太阳能无人值守微波中继站、光缆维护站、广播/通讯/寻呼电源系统；农村载波电话光伏系统、小型通信机、士兵GPS供电等。•石油、海洋、气象领域石油管道和水库闸门阴极保护太阳能电源系统、石油钻井平台生活及应急电源、海洋检测设备、气象/水文观测设备等风云三号气象卫星的太阳能电池光伏航标灯•光伏电站10KW-50MW独立光伏电站、风光（柴）互补电站、各种大型停车厂充电站等。第二代第三代第一代晶硅类（单晶硅和多晶硅）薄膜类和化合物类（非晶硅、铜铟镓硒、砷化镓、碲化镉等）新概念类（色素增感太阳能电池或称染料敏化电池等）太阳能电池的发展趋势由于太阳能电池产业发展的瓶颈主要有两方面的问题：•其一是价格问题：首先要研制能稳定获得高效率且低成本的半导体材料。•其次是能用低成本的工艺路线生产这种光伏电池。从转换效率和材料的来源角度讲，今后发展的重点仍是硅太阳能电池特别是硅薄膜电池。